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题名: 土壤中氨氧化细菌和氨氧化古菌的分子生态学研究
作者: 贺纪正1; 张丽梅1
出版日期: 2009
会议名称: 第五次全国土壤生物和生物化学学术研讨会
会议日期: 2009-09-28
会议地点: 中国重庆
关键词: 氨氧化细菌 ; 土壤环境条件 ; 微生物类群 ; 土壤生物化学 ; 酸性红壤 ; 施肥处理 ; 分子生态学 ; 潮土 ; oxidizing ; 数量比
中文摘要: 硝化作用是全球氮循环的中心环节。多年来,细菌被认为是催化自然界硝化作用的关键步骤一氨氧化过程的主要微生物类群。直到近年来,基于宏基因组学和培养的研究揭示自然界中广泛存在氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaeon,AOA),其含有氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)氨单加氧酶的所有结构基因(amoA、amoB and amoC),并能催化氨的氧化;随后的研究还发现其在海洋、淡水及土壤中显著高于AOB,在生态系统的硝化作用中可能起着更为重要的作用,引起人们的广泛关注。近年,通过运用克隆测序、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、实时荧光定量PCR等分子生态学研究手段,结合土壤学、土壤生物化学等的分析方法,我们对不同土壤包括酸性红壤、碱性潮土、高氮牧草地土壤和低氮的高原冻土中AOA和AOB的多样性特征及其与土壤环境因子的相互关系进行了系统研究,取得重要进展。在我国南方酸性红壤中,不同土壤条件(pH 3.7-6.0)下,AOA的数量显著高于AOB;AOA的组成随长期施用化学氮肥及其所致的pH降低发生明显变化,AOB的组成则无明显变化;AOA和AOB的数量均与土壤硝化潜势(Potential nitrification rate,PNR)呈正相关(He等,2007)。在碱性土壤(pH 8.3-8.7)中,不同长期施肥处理下AOA的数量也明显高于AOB,但与上述酸性土壤相反,AOA的数量和组成在不同处理间没有显著差异;而AOB的数量和组成在不同处理之间有所不同;AOA的数量与PNR无明显相关关系,仅AOB的数量与PNR呈正相关关系(Shen等,2008)。在高氮牧草土壤中,尽管能检测到大量AOA,多数土壤AOA的数量也明显高于AOB,但向土壤中添加铵源后并不改变其数量和活性,而AOB的数量则增加了3.2-10.4倍,PNR增加了177倍;添加土壤硝化抑制剂后AOB的数量和PNR显著降低,而AOA则无明显变化,与硝态氮的含量无相关关系,表明在这些高氮含量的牧草地土壤中,氨氧化细菌而不是氨氧化古菌在硝化作用中起着关键的作用(Di等,2009)。对珠穆朗玛峰高原土壤的研究发现,AOA和AOB在不同海拔高度(4000-6550 m之间)的土壤中均有分布,但在雪线区域(5700m)及雪线以上,AOA和AOB的数量明显减少;AOA与AOB的数量比随海拔增加发生明显变化,在雪线以下,AOA显著高于AOB,而在雪线以上AOB显著高于AOA,与许多生境中AOA数量显著高于AOB的报道相反;AOB的群落结构组成在高海拔土壤和低海拔土壤中明显不同,AOA仅表现出部分差异(Zhang等,2009)。综合以上研究可以看出,AOA和AOB的数量和多样性组成对不同土壤环境条件变化的响应不同,暗示二者在不同生态环境条件下的活性及其对硝化作用的贡献不同,进一步明确控制AOA和AOB的分布、数量和活性的主导因子以及二者在这些生态系统中对硝化作用的相对贡献对我们深入理解氮的全球循环具有重要意义。
部门归属: 土壤环境科学实验室
会议录: 第五次全国土壤生物和生物化学学术研讨会论文集
内容类型: 会议论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/37308
Appears in Collections:中澳联合土壤环境研究室 _会议论文

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土壤中氨氧化细菌和氨氧化古菌的分子生态学研究_贺纪正.pdf(146KB)会议论文--开放获取View Download

作者单位: 1.中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室

Recommended Citation:
贺纪正,张丽梅. 土壤中氨氧化细菌和氨氧化古菌的分子生态学研究[C]. 见:第五次全国土壤生物和生物化学学术研讨会. 中国重庆. 2009-09-28.
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